Mikroinkapslade fasförändringsmaterial (PCM) är kärnskalstrukturella funktionella material som bildas genom inkapslande fasförändringsmaterial (PCM) i mikropolymerer eller oorganiska skal. Dess kärnfunktion är att absorbera eller frigöra latent värme genom fasförändringsprocessen (fast-vätskan/solid-solid omvandling) för att uppnå temperaturreglering och termisk energilagring, medan mikroenkapsling löser läckage, korrosion och fasseparationsproblem för traditionell PCM.
Följande är en systematisk analys från två aspekter:
--Kärnegenskaper hos PCM -mikrokapslar:
Packaging structure and thermal management mechanism Core-shell design: The core material is paraffin alkane (such as n-octadecane, n-docadecane) or fatty acid esters, and the shell material is commonly used polyurea, polyurethane, acrylate or inorganic material, and the thickness is usually 5–40 μm. Dynamic temperature regulation: The phase change occurs near the set phase change temperature (such as 28°C human comfort temperature): high temperature heat absorption (solid → liquid), low temperature heat release (liquid → solid), to achieve two-way temperature buffering. High energy storage density: the enthalpy of fusion can reach 150–220 J/g (e.g., the enthalpy value of n-octadecane microcapsules is 214.2 J/g), and the coating efficiency is >80%.
Termisk prestanda och stabilitet låg underkylning: Temperaturfluktuationen under fasförändringsprocessen är liten (± 1–2 grad) för att säkerställa exakt temperaturkontroll. Cykel hållbarhet: Efter 200 varma och kalla cykler, entalpin -kvarhållningshastigheten> 95%. Förbättring av värmeledningsförmåga: Genom att tillsätta termiskt ledande fyllmedel såsom grafen (t.ex. GNP: er/RCH -hybridskal) ökas värmeledningsförmågan med 138% (upp till 0,65 W/(m · K)) och det termiska svaret accelereras.
Mekanisk och kemisk stabilitetsläckmotstånd: Skalet isolerar effektivt kärnmaterialet för att undvika reaktion med substratet (t.ex. cement, textilier) och förbättrar tuffheten hos kapselväggen genom tvärbindningsdesign (t.ex. multifunktionella akrylater). Miljöbeständighet: Dubbelskalstrukturen (såsom magnetron sputtering deponering yttre lager) kan motstå fuktighet, syra och alkalierosion och förlänga livslängden.
Miljöskydd och biokompatibilitet för säkerhet: Icke-toxiska material såsom regenererad kitin (RCH) och vattenburen polyuretan används för att minska användningen av ytaktiva medel (såsom pickering emulsionsteknik). ALDEHYDE-FRI: Till exempel har Wuhan Advanced Institute utvecklat formaldehydfria/låg-varalde-mikrokapslar, som uppfyller textilsäkerhetsstandarder.
--Huvudapplikationsfält för PCM -mikrokapslar:
Textil- och plaggfält Intelligent temperaturkontrolltyg:
Microcapsules are integrated into fibers through dipping, coating or spinning, and are used in sports underwear, cooling bedding, etc., with a contact cooling coefficient Qmax >0,3 (National Standard GB/T 352632017). Multifunktionell laminering: Självmontering med flamskyddsmedel (såsom ammoniumpolyfosfat) skikt för skikt, vilket ger bomullstyget den dubbla funktionen för temperaturreglering/flamskyddsmedel (LOI-värdet ökade från 19,9% till 24,4%). Optimerad hållbarhet: Efter lyocellfiberbelastning med 20WT% mikrokapslar minskades entalpin på 20 vattentvättar med endast 9%.
Bygg energieffektivitet:
Fasförändringsmurbruk och väggpaneler: Cementmortel blandad med 40% volymfraktionsmikrokapslar kan minska väggens topptemperatur med 5,2 grader och fördröja värmeöverföring med 145 minuter, vilket förbättrar den värmeisoleringsprestanda.
3. Termisk hantering av elektroniska enheter:
Ångkamrar och termiskt ledande filmer: grafenförbättrade mikrokapslar (GNP: er/PU@C22) används för värmeavledning av 5G-chips, vilket ökar stigningshastigheten för yttemperaturen med 157% (10-graders temperaturökningstid förkortas från 360-talet till 140-talet). Batteritermisk styrning: Inbäddad fasbyte ångkammare för att stabilisera arbetstemperaturen för litiumbatterimodulen.
4. Komposit PCM -system:
Polyuretanbaserade kompositer: Mikrokapslar är förvärrade med polyuretanfast PCM, vilket inte bara förbättrar entalpivärdet (såsom polyetylenglykolbaserade system), utan förbättrar också den mekaniska styrkan, som används i långsiktiga temperaturkontrollscenarier (30–100 grader).
Funktionell expansion: Anpassade mikrokapslar med olika fasförändringstemperaturer (10–60 grader) för termisk hantering av flera nivåer (t.ex. lokal kylning/värme av bilstolskuddar).